与宇宙耦合的黑洞：我们或许要揭开暗能量之谜了

我们仍未弄清构成宇宙绝大部分质量的暗能量和暗物质的真身。

占总质量27的%暗物质先放下不表，宇宙中最多的成分——大约68%——是暗能量，没有人能够解释它是什么，或者它来自哪里。

现在，根据最新一期《天体物理学杂志快报》上的论文，第一次有证据显示，黑洞可能是暗能量的来源。

这项研究由9个国家的17 位天文学家合作完成，由夏威夷大学的团队主导。包括来自英国 STFC RAL Space、开放大学和伦敦帝国理工学院的研究人员。

通过搜索跨越 90 亿年宇宙历史的数据，天文学家发现了“宇宙学耦合”的第一个证据，这意味着黑洞随时间的增长与宇宙本身的膨胀有关。

黑洞可能包含真空能量(暗能量的表现)的想法并不新颖，事实上早在 1960 年代就在理论上进行了讨论。

但最新研究提出，随着宇宙膨胀，这种能量(以及黑洞的质量)因宇宙学耦合而会随着时间的推移而增加。

该团队计算了宇宙中有多少暗能量可归因于这一过程，发现黑洞有可能解释我们今天在宇宙中的暗能量总量。

这或许是现代宇宙学中最基本的问题(之一)的答案。

我们的宇宙始于大约137亿年前的大爆炸。时空爆炸产生的能量导致宇宙迅速膨胀，所有星系都飞离彼此。

然而，由于引力对宇宙中所有物质的影响，我们预计膨胀速度会逐渐放缓——直到 1990 年代后期，哈勃太空望远镜发现了一些奇怪的东西。对遥远爆炸恒星的观察表明，宇宙其实在加速膨胀。

这无疑非常出乎意料，天文学家费劲心力想要去解释它。

因此有人提出表现为(与万有引力对应的)斥力的“暗能量”，更强烈地推动事物分离。

暗能量的概念与爱因斯坦提出但后来放弃的数学结构非常相似——一种对抗引力并防止宇宙坍缩的“宇宙学常数”。

但什么是暗能量？

答案似乎在于另一个宇宙之谜：黑洞。

黑洞通常源于死去的大质量恒星。在恒星的生命末期，剧烈爆炸的过程中，重力和压力将大量物质压缩到一个狭小的空间内。例如，一颗与太阳质量相当的恒星，如果变成黑洞，则会被挤压成只有几十公里的规模。

黑洞的引力如此之大，以至于连光都无法逃脱。

位于星系中心的黑洞质量远超通常的恒星。这些“超大质量”黑洞的质量可以达到太阳的数百万到数十亿倍。

所有黑洞都能通过吞噬周边物质、吞噬距离太近的恒星或与其他黑洞合并来增长体积。所以我们预计它们会随着时间流逝而变大。

但是在最新的论文中，研究团队考察了星系中心的超大质量黑洞，发现这些黑洞的质量在数十亿年中不断增加。

该团队比较了椭圆星系的现在与过去的观察结果。这些星系在这段时间里，只有很少的新恒星诞生。

因此星系中间的黑洞质量在这段时间内的任何成长，都不能归因于黑洞吞噬的正常过程。

相反，这些黑洞实际上包含真空能量，并且它们与宇宙的膨胀“耦合”，因此它们的质量随着宇宙的膨胀而增加。

他们提出了精巧的模型，还避开了影响某些黑洞研究的数学问题——奇点的存在性。

该团队还计算了宇宙中有多少暗能量可归因于这种耦合过程。

这不仅可以解释宇宙中暗能量的起源，还可以让我们从根本上重新思考我们对黑洞及其在宇宙中的作用的理解。

需要做更多的工作来测试和证实这个想法，无论是从观察还是从理论。但我们或许会看到一种解决暗能量问题的新途径。

https://www.sciencealert.com/radical-theory-proposes-black-holes-are-the-source-of-mysterious-dark-energy

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